滨州市小开河引黄灌区信息化建设与应用

2010-08-15商太业

山东水利 2010年10期

商太业

（滨州市水利勘测设计研究院，山东滨州 256600）

小开河引黄灌区位于山东省北部，黄河下游左岸，纵贯山东省滨州市中部，是山东省大型引黄灌区之一。灌区范围南起黄河，北至无棣县德惠新河，东以秦口河、西沙河为界紧邻韩墩灌区，西与簸箕李、白龙湾、大崔灌区接壤。灌区范围包括滨州市的滨城区、惠民县、阳信县、沾化县、无棣县5个县（区），共有18个乡镇，667个自然村，总人口43.87万人，设计灌溉面积7万hm2。灌区自1993年开工建设，于1998年建成运行，已建成引黄闸1座，输沙渠51.3 km，沉沙池 4.16 km，输水渠33.8 km，以及31条支渠，渠系配套建筑物147座和部分田间配套工程。

1 灌区信息化建设的必要性

小开河引黄灌区自1998年通水以来，测水量水主要采用传统流速仪，通过4个测流桥或其它建筑物测流，由各管理所承担任务。一般引水期间每天测流2次，测流误差大、职工劳动强度大。为提高灌区现代化管理水平，2003年进行了自动化测水系统建设，目前已完成中控室、渠首站、里则站、孙集站、大寨河站、清波河站等1个中心站及5个站点的建设，采用超声波多普勒测流设备H-ADCP，对干渠流量、水位进行实时在线监测和采集，无线传输至管理局的中控室，实时显示流速、水位等数据，计算流量。但由于自动化测流设备受含沙量的影响较大以及率定等问题，目前自动化测流还处于试验阶段。灌区水位流量观测仍沿用电动手动测流与人工观测相结合，管理局不能及时收集各测水点的实时数据，水量调配不够及时准确，造成水量损失较大，水资源浪费现象严重。

随着大型灌区续建配套与节水改造工程的实施以及国家对大型灌区投资力度的加大，建立新型良性运行及现代化管理灌区的需要，提高灌区用水管理水平，科学调配水量，提高水的利用率，节水减淤，尽早全面实施灌区信息化建设，必将有力推动灌区向节水型、效益型、持续性发展，大大提升灌区经营管理的效率和效能。因此，根据灌区的实际情况，设计并实施小开河引黄灌区的信息化建设系统是十分必要的。

2 系统建设

灌区信息化建设应按照测水自动化、传输无线化、监控现代化、闸门远控化、操作界面化、信息共享化的原则，逐步建立自动化控制及信息化管理系统。逐步建立一个以信息采集系统为基础、以计算机网络为手段，以决策支持系统为核心的现代化灌区管理系统，以最终实现灌区灌溉管理、工程管理、决策管理的信息化、现代化。

2.1 建设目标

1）建立灌区信息采集系统。对干渠渠道引水流量、水位、水情实现自动化监测，逐步实现对各支渠的自动化监测。

2）建立灌区通信网络系统。通过建设联系主站及各子站之间的数据传输系统及网络连接，方便数据和图像的传输，并可实现办公自动化，提高办公效率和管理水平。

3）建立灌区综合数据库系统。逐步建立包括实时水情、历史水情、灌区基本信息、渠系、灌溉制度、需配水方案、图像等的综合数据库系统，为灌区信息管理、用水决策和办公自动化系统提供数据支持。

4）建立闸门自动控制系统。逐步实现在干渠节制闸和支渠进水闸的远程自动控制，以实现闸门快速、及时、准确地启闭，提高系统运行的可靠程度，并进行流量监测，实现科学管理。

5）建立办公自动化系统。

2.2 工程建设内容

小开河灌区信息化建设主要包括以下几个方面：缆道测流系统、水位自动监测系统、视频监控系统、视频会议系统、网络系统、闸门远控系统、信息共享和办公自动化系统等。

1）缆道测流和水位自动监测系统。在里则、孙集、205管理所及白杨河、清波河等5个重要测点建设缆道测流系统，计划采用EKL-3型全自动水文缆道测流装置，由水文绞车交流变频无级调速控制、缆道测距定位仪、无线测流和计算机系统等部分组成,可通过计算机对缆道进行全自动、半自动、手动测流控制，生成断面流量报表和断面流速分布图，实时传输。

实现闸前、渠首、里则、孙集、205管理所及杨河、清波河等7个重要测点的水位定时自动监测，利用超声波水位计对水位实施24小时在线监测，并通过网络实时将数据传输至小开河灌区管理局。

2）视频监控及视频会议系统。建设渡槽、闸门等共45个重要设施的远程视频监视系统。实现管理所、管理局对远程视频的监控，并实现各站点自动报警、语音广播等功能。系统主要由前端视频监控系统、传输系统、监控中心组成。

在监控中心及分站点根据情况,配备16路硬盘录像机,在水利中心配置电视墙,四台存储管理硬盘录像机以及矩阵和操作键盘。

建设远程视频会议系统，实现管理处机关和5个基层单位之间的远程视频会议系统。

3）网络系统。网络系统是小开河灌区信息化建设的基础。小开河灌区45个监控点、5个缆道测流点和7个水位监测点分布在相距55 km的干渠上，站点比较分散。计划沿渠道铺设55 km单模16芯光缆，各站点安装光端机将视频信号和测流、水位、水情等参数传输至5个管理所，以实时监控。5个管理所通过宽带网络将信息传输到管理局。

4）闸门远控系统。建设 10个重要设施的闸门远程自动控制，将闸门状态随时传输至管理局，并形成数据库文件。

5）信息共享和办公自动化系统。建立灌区信息管理、用水决策、办公自动化系统和工程管理、运行资料的电子归档和查询系统。能够实时查看工程运行情况、引水情况，为工程管理和运行提供信息化保障；建立内网办公系统，逐步实现信息和文件的无纸化传达。

3 系统应用效果

1）大大提高灌区的现代化管理水平。灌区信息化建设工程实施后，能有效解决目前灌区渠系长、点多、面广、自动化监测设施不齐全的问题，实现全渠道水情自动测报，灌区需水、用水、水量计算和水量调配自动监测，使管理工作有质的飞跃，提高工作效率，减少人力、物力投入，大大提高控制水平和现代化管理水平。

2）实现科学调配，节约用水。实施灌区信息化建设工程，是灌区实现动态计划用水，科学调配，提高经济效益的重要途径。及时掌握各县区用水情况，根据来水量与用水户需水情况，编制科学的供配水计划，大大提高对水资源的宏观调控能力。系统的实施可将干渠水的有效利用系数提高5至10个百分点，年节水达3000万m3，对节约用水，有效控水，科学管水都有极其重要的意义。在水资源日趋紧张的情况下，为灌区水资源平衡、合理调度提供科学的依据和保障，可实现水资源优化配置，提高水资源利用率。支渠口水位流量数据的监测，还为灌区下一步实行量水到支、按方收费打下基础。

3）为水费收缴提供了技术保障。灌区信息化建设工程实施后，使水量计算更加准确，解决了因人工观测造成的实际水量与计算水量之间的误差，为水费收缴提供可靠的依据和保障，避免了因人工测流、水量计算带来的不必要的争议。

4）优化水沙调度方案，减少干渠泥沙淤积。灌区在引进黄河水的同时，也引进了大量泥沙，造成输水干渠泥沙淤积严重，影响灌区效益的正常发挥。灌区信息化工程实施后，可对渠道运行状况实时监测，采集测站数据，进行趋势分析，管理软件可进行优化配水，提供最佳的水沙调配方案，实现远距离输沙，减少干渠泥沙淤积，节约灌区清淤费用，为灌区带来巨大的经济和社会效益。